Calculul curentilor in cazul unui scurtcircuit aproape de generator

Curentii de scurtcircuit in punctele K₁ - K₄ din figura A. 5 sunt calculati ca in anexa 15.

Fig. A. 5. Schema unei retele cu bloc generator - transformator si bara de servicii proprii.

Un generator este conectat bloc la sistem de 220 kV cu o putere de scurtcircuit la t = 0 de S_sc = 8000 MVA.

Transformatorul de servicii proprii de la bornele generatorului este cu trei infasurarii, alimentand doua sisteme de bare cu U_N = 6 kV.

Influenta motoarelor asincrone asupra curentului de scurtcircuit se ia in considerare cand se calculeaza scurtcircuitele in punctele K₂, K₃ si K₄ . Motoarele asincrone racordate la joasa tensiune pot fi considerate ca grupuri de motoare.

IMPEDANTELE DE SCURTCIRCUIT ALE ECHIPAMENTELOR.

In tabelul A. 5 sunt prezentate datele nominale ale echipamentelor, reactantelor de scurtcircuit ale acestora si formulele cu care se calculeaza.

Pentru calculul curentilor de scurtcircuit in punctele K₂ si K₃ se ia in valoare maxima a puterii de scurtcircuit S_sc, estimata in functie de dezvoltarea in perspectiva a sistemului energetic.

Tabelul A.5

Calculul parametrilor elementelor schemei A.3.

CALCULUL CURENTILOR DE SCURTCIRCUIT.

Scurtcircuit in punctul K₁. Calculul se efectueaza in conformitate cu formulele de la par. VI.4. Se neglijeaza aportul motoarelor asincrone (deoarece aportul lor este mai mic de 5%).

Curentul de scurtcircuit trifazat:

Curentul de soc:

i_soc = i_{soc GT} + i_socS

Aportul generatorului:

Aportul sistemului:

Pentru t_min = 0,1s, curentul de declansare:

Scurtcircuit in punctul K₂. Valoarea initiala a curentului de scurtcircuit trifazat in punctul K₂ (fara influenta motoarelor asincrone) este suma curentilor de scurtcircuit I^"_KG si I"_KT:

Deoarece R << X normal se poate calcula si astfel:

si se obtine acelasi rezultat.

Utilizand ecuatia:

in care Z_echiv este:

Calculand cu Z_echiv rezulta:

aceleasi cu cel determinat in cele doua ipoteze.

i_soc = i_socG + i_socT,

unde:

pentru R_G/X"_d = 0,05 c_G

iar i_{soc T} = c_T 2 · 56,27 = 147,22 kA

pentru R/X = 0,0052/0,17 = 0,0306 c_T

rezulta: i_soc = 284,29 kA.

Curentul de rupere:

I_rt =I_rG + I_rT = I_rG + I"_KT, deoarece I_rT = I"_KT

I_rG = m · I"_KG, I"_KG/I_NG = 52,11/9,06 = 5,75 m_0,1s

I_rG = 0,74 · 52,11 = 38,56 kA

I_r = 38,56 + 56,27 = 94,83 kA

Intrucat in punctul K₂ nu exista intreruptor care sa rupa intregul curent, poate prezenta interes numai aportul prin transformator, pentru intreruptorul respectiv I_r = I"_KT.

Aportul motoarelor asincrone la valoarea curentului de scurtcircuit se poate calcula cu valorile impedantelor din tabelele A.6, A.7, raportate la 15 kV:

Z_{M 1-4} = (0,097 + j 0,809) W = Z_{M 5-8}

Z_{M + T 9-13} = (0,48 + j 1,25) W = Z_{M + T 15-19}

Z_{M + T 14} = (2,266 + j 6,23) W = Z_{M + T 20}

Z_MB = Z_MC = (0,105 + j 0,462) W

Tabelul A. 6.

Caracteristicile motoarelor asincrone racordate la joasa

tensiune si transformatoarelor MT/JT.

Tabelul A.7

Caracteristicile motoarelor asincrone racordate direct la bara de 6 kV.

Curentul dat de motoarele asincrone la scurtcircuit in punctul K₂ trebuie luat in considerare deoarece acesta mareste cu circa 7% curentul dat de generator si de sistem.

Suma curentilor de scurtcircuit va fi:

I"_K + I"_KM-AT 108,38 + 6,48 =114,86 kA

Curentul de soc suplimentar si curentul de rupere dati de motoarele asincrone se adauga calculand i_{soc M-AT} si I_rM-AT:

i_{soc M-AT} = c · I"_KM-AT = 1,7 · 6,48 = 15,58 kA

Pentru c s-a luat in prima aproximare valoarea de 1,7 (in tabelele A.6 si A.7 c are fie valoarea 1,65, fie 1,75 pentru motoarele racordate la MT si 1,3 pentru cele racordate la JT).

Fig. A.6. Schema de succesiune pozitiva pentru calculul aportului de scurtcircuit al motoarelor

racordate la JT si MT (impedantele racordate la 15 kV - raport 15,75/6,3 kV)

Fig. A.7. Detaliu privind motoarele asincrone conectate la bara de 6 kV in figura A.5.

Cand se calculeaza i_soc cu metoda frecventei echivalente, cu impedantele din tabelele A.5 - A.7, gasim c_c = 1,701 si rezulta:

i_soc = c_c · I"_KM-AT = 1,701 · · 6,48 = 15,59 kA,

practic egal cu cel calculat mai sus.

Se poate exprima ca I_rM-AT = I"_KM-AT.

Datorita faptului ca I_rG +I_rM-AT < I_rT I_rT = I"_KT, capacitatea de rupere aintreruptorului dintre generator si transformator poate fi calculata cu I_rT = 56,27 kA.

Scurtcircuit in punctul K₃.

Valoarea initiala a curentului de scurtcircuit trifazat este data de suma curentilor:

I"_k = I"_KT + I"_{K S (M1 . .M5)} + I_{K S 9M +T9-14)}

Calcularea curentului I"_KTA (fig. A.8):

Fig. A.8. Schema reactantelor de succesiune pozitiva pentru calculul curentului

de scurtcircuit in punctul K3.

unde: Z_BJT = Z_cjT = (0,0046 + j 0,1239) W

Z_AjT = 0

Stiind ca:

si

kA; kA

rezulta:

Deducem puterea de scurtcircuit:

S^"_K = · U_N · I"_K = · 6 · 34,12 = 354,6 MVA.

Valorile factorului c pentru calculul curentului de soc sunt:

i_soc = 96,58 kA

cu 1,15 · c_TA = 2,14 (metoda raportului impedantei la locul de defect) si raportul R/X al motoarelor la joasa tensiune, inclusiv transformatoarele lor (tabelul A.6), rezulta valoarea medie:

Curentul de declansare calculat anterior arata ca valoarea curentului I"_KG este mai mica decat de doua ori I_NG, astfel incat I_rTA = I"_KTA (departe de generatorul de scurtcircuit):

I_rTA =I"_rTA

I_r = I_rTA + I_{r S (M1} + I_{r S (M+T9}

(conform tabelului A.7)

pentru m = 0,77 (t_min = 0,1s) cu I"_K/I_M =5 si q = 0,342, corespunzator puterii motoarelor asincrone de joasa tensiune pe perechi de poli (putere nominala 0,3 MW si p = 2):

I_r = 26,73 + 4,08 + 0,75 = 31,56 kA (I_r/I"_K = 0,92; t_min = 0,1s)

Scurtcircuit in punctul K₂.

I"_K se calculeaza cu ajutorul schemei din figura A.9:

Fig. A.9. Schema de succesiune pozitiva pentru calculul curentului de scurtcircuit in punctul K4

Calculul curentului de soc:

i_soc = i_{soc T 14} + i_{soc M 14}

i_{soc T 14} = c I"_KT, unde c = f (R/X) = 1,65

R/X = 1,065/6,372 = 0,167

Conform metodei raportului impedantei la locul de defect, este necesar sa se ia:

c 1,65 =1,9

In acest caz, pentru scurtcircuitul la joasa tensiune c

i_{soc M 14} = c_M I"_KM, unde c_M = 1,3 (tabelul A.7);

i_soc = 1,8 35,43 + 1,3 11,06 = 110,52 kA.

Daca la calculul i_{soc T 14}, impedanta transformatorului de joasa tensiune reprezinta principala parte a sumei Z_p + Z_T14, se considerea numai raportul R/X al transformatorului pentru determinarea lui c

R_T14/X_T14 = 1,032/5,911 = 0,175,

Rezulta: c = 1,6 si un curent de soc total:

i_soc = 1,6 2 · 11,06 = 100,5 kA, mai mic cu circa 10%.

Tabelul A.1

Calculul parametrilor elementelor schemei din figura A.1